空间科学技术说课材料

v
vP
ln
M0 M
v为终速, vP喷气速度, M0为原始质量, M为所剩质量。 多级火箭接力办法：在火箭垂直发射时，让最下面一级先 工作，完成任务后脱离，接着启动上面一级，进一步提高速
度。 v m v 0 v P 1 lN 1 n v P 2 lN 2 n v P n lN n n
vP1vP2 vP3 250m0s-1 N1N2 N3 6
世界上第一个航天运载火箭系列
“东方号”系列火箭是世界上 第一个航天运载火箭系列。
包括“卫星号”、“月球号” 、“东方号”、“上升号”、 “闪电号”、“联盟号”、“ 进步号”等型号，后四种火箭 又构成“联盟号”子系列火箭 。
“质子号”系列运载火箭
“质子号”系列运载火箭是 前苏联专为航天任务设计的 大型运载器。在“能源号” 重型火箭投入使用以前，该 型号是前苏联运载能力最大 的运载火箭。
器 专用设备舱（专用系统） 内
部 可根据不同任务的需
系 要，换装不同科研或
统 简 介
应用方面的有效载荷。 既有利于卫星的总装 和测试，又便于利用 航天飞机对卫星进行
空中维修和更新。
航天器现阶段采用的三种电源
(带动所携带的各种设备)
太阳能电池
(多用于不载人的航天器)
化学能电池(载人航天器上
通常用燃料电池,有时则为燃 料电池与太阳电池的组合)
第二次世界大战以后，冯·布劳恩作 为“头脑财富”来到美国。1956年， 任美国陆军导弹局发展处处长。
他先后研制成“红石”、“丘比特” 、“潘兴式”导弹。其中“丘比特”C 型火箭，是美国第一颗人造卫星发射 成功的关键保障。
1970年，布劳恩任美国国家航空和航 天局主管计划的副局长，并兼任马歇 尔航天中心主任。在两年任期内，布 劳恩完成了航天飞机的初步设计，及 今后10年的研究规划。1977年6月16日 与世长辞。
（1）人造卫星
年第
一颗
人造
卫星
法国监视雷达发现数十颗身 1970年第一个观测X射线的小型天文卫星
“质子号”系列共有三种型 号：二级型、三级型和四级 型。
“大力神”系列运载火箭
“大力神”系列运载火 箭由洲际弹道导弹“大 力神2”发展而来。
包括“大力神2”、“大 力神3”、“大力神34” 、“大力神4”、“商业 大力神3”子系列火箭。
中国“长征”系列火箭
中国自1956年开始展开现代火 箭的研制工作。1964年6月29日 ，中国自行设计研制的中程火 箭试飞成功之后，即着手研制 多级火箭。
核能电池 (美国的深空探测
器“先驱者”号和“旅行者”号用 了小型的核反应堆提供电源)
航天器基本上是无动力的，依靠运载火箭，通常为第二级 火箭提供的初速来运动。运载火箭在燃料耗尽后就自动分离， 向地球下落；航天器或者进入绕地球轨道，或者在给以一定动 量情况下，继续飞向太空目的地。
各种宇航器简介
1957
1909年开始进行火箭动力学 方面的理论研究，三年后点燃了 一枚放在真空玻璃容器内的固体 燃料火箭，证明火箭在真空中能 够工作。
他从1920年开始研究液体火 箭 ， 1926 年 3 月 16 日 在 马 萨 诸 塞 州沃德农场成功发射了世界上第 一枚液体火箭。
航天之路的先驱——赫尔曼·奥伯特
德国火箭专家，现代航天学奠基 人之一。1894年6月25日生于罗马尼 亚赫尔曼施塔特。于1938年在维也纳 工程军院从事火箭研究，后又在德累 斯顿大学研制液体火箭的燃料泵，但 他的主要兴趣在固体火箭方面。1940 年加入德国籍，1941年到佩内明德研 究中心参与V-2火箭的研制工作。
1883年，他就在《外层空间》一书中， 发展了反作用推进理论，第一个从理论上 证明，火箭能在空间真空环境工作。
1903年，他发表了《利用喷气工具研究 宇宙空间》的论文，推导出发射火箭运动 必须遵循的“齐奥尔科夫斯基公式”。他 还提出了多级火箭构造设想，指出了液体 火箭是最合适的运载工具。
“火箭实验创始者”--罗伯特·戈达德
中国于1960年11月5日第一枚近程火箭发射试验成功。我 国有“长征”号（CZ）系列运载火箭。1990年4月7日， 中国CZ-3 运载火箭发射成功美国制造的“亚洲一号”卫 星。长征火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列，至 今已将27颗外国卫星发射上天。
导弹之父-冯·布劳恩及V-2火箭
生于1912年，德国贵族后裔。受德国 科学家赫尔曼·奥博特影响，专注于 火箭制造。
要实现航天活动，就要建立庞大的以航天器为核心的 航天系统。它由特定的航天器（卫星、空间站、探测 器），运载工具（火箭、航天飞机），航天发射场， 地面测控网（地面站、船），地面应用站网及其他有 关系统组成，它是一个大系统工程。
空间技术的主要内容：运载器、航天器、发射与测控 技术
进入第四环境需要克服的难关：
vm250ln0631344m0s-1 足 以 发 射 人 造 地
四、现代火箭技术的诞生
19世纪末20世纪初，随着科学技术的进步， 近代火箭技术和航天飞行发展起来，先驱者 的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基，美 国人戈达德和德国奥伯特。
“火箭之父”——齐奥尔科夫斯基
俄国人齐奥尔科夫斯基(1857～1935)， 是世界上公认的宇宙航行理论奠基人，在 他的一生中，对宇宙航行的所有基本问题 都从理论上进行了研究，并得出了正确的 结论。
气层，进入宇宙空间，并在那里进行探测、研究、开发、利用 等活动的一门高度综合性技术。
空间技术 ≈ 航天技术？
空间技术：涵盖航天技术和航宇技术 由于在相当长的时间内，人类主要还是在太阳系内从事活动，
因此，当今把航天技术和空间技术视为同义词已得到公认。
第1节 概述
一、概念
（三）空间技术：铺向通天路
第九章 空间科学技术
主要内容
第1节 概述 第2节 运载器技术 第3节 航天器技术 第4节 发射与测控技术 第5节 我国航天科技的伟大成就 第6节 空间技术的应用及展望
万户——第一个想利用火箭飞行的人
14世纪末期，明朝的士大夫万 户把47个自制的火箭绑在椅子上， 自己坐在椅子上，双手举着大风筝。 设想利用火箭的推力，加上风筝的 力量飞起。不幸火箭爆炸，万户也 为此献出了生命。
1945年5月，第二次世界大战德国战败，前苏联俘虏部分德国 火箭技术人员，缴获了几枚V-2火箭和有关技术资料。在此基 础上，1947年前苏联仿制V-2火箭成功。1948年自行设计了 P-1火箭，1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭，经 过改装的P-7于1957年10月4日，发射成功世界上第一颗人造 地球卫星，从而揭开了现代火箭技术新的一页。前苏联由于 发射多种航天器的需要，先后研制成功“东方”号、“联盟 ”号、“宇宙” 号、“质子”号、“能源”号等多种型号的 运载火箭，可将100多吨的有效载荷送入近地轨道。
我国我1国98149年704年月发8日射发的射第的一第颗一人颗静 止轨造道地通球信卫卫星星““东东方方红红一二号号””
位于地球赤道上空35786公里 处的地球静止轨道通信卫星
航天器的设计要求标准化和星体结构的积木化
航天器分成两个舱：
航 标准化公用舱（保障系统） 天 具有电源、推进、姿控、通信与数据处理等多种基本功能
万户是世界上第一个利用火箭 向太空搏击的英雄。他的努力虽然 失败了，但他借助火箭推力升空的 创想是世界上第一个，因此他被世 界公认为“真正的航天始祖”，为 了纪念这位世界航天始祖，世界科 学家将月球上的一座环形火山命名 为“万户山”。
第1节 概述
一、概念
（一）空间：人类的第四环境
人类逐步扩展的活动范围： 从陆地海洋大气层(稠密空间)外层空间 人类的第一环境：陆地 人类的第二环境：海洋 人类的第三环境：大气层 人类的第四环境：外层空间
五、现代火箭技术的发展
二战后，美国俘虏了以冯·布劳恩为首的德国火箭专家， 缴获了100余枚V-2火箭。美国陆军在布劳恩的帮助下于 1945年发射了V-2火箭，1949年开始研究 “红石”弹道导 弹，1954年制定人造卫星计划，1958年2月1日“丘比特 ”C火箭成功发射美国第一颗人造卫星，美国为发射多种 航天器的需要，先后研制成功 “先锋”号、“丘诺” 号 、“侦察兵”号、“大力神”号和“土星”号等运载火箭 。
2
r
r
第三宇宙速度 （逃逸速度）： 16.65千米/秒，航 天器脱离太阳引力 场飞出太阳系。
二、运载器
运载器是将动能和势能传递给航天器，使其进入预定轨 道的运载工具。 分类：
多级运载火箭——一次使用的多级火箭。 空间运输系统——部分重复使用的航天运输器（如航天 飞机）。 运载火箭的组成： 动力系统； 控制系统； 结构系统。
外层空间简称空间，又称宇宙空间，即地球大气层以外 的空间区域。通常把离地球表面100—120km以上的区域 称为外层空间——第四环境可到达无穷远的宇宙深空。
第1节 概述
一、概念
（三）空间技术：铺向通天路
空间科学技术：由空间科学和空间技术两个部分组成。 空间技术：它是研究如何使空间飞行器（又称航天器）飞离大
他的贡献主要在理论方面，他的 经典著作《飞往星际空间的火箭》于 1923年出版。1929年经过修改和充实 改名《通向航天之路》。
五、现代火箭技术的发展
1942年10月发射成功V-2火箭（A4型），飞行高度85公里， 飞行距离190公里。V-2火箭的发射成功，把航天先驱者的理 论变成现实，是现代火箭技术发展史的重要一页。
二、运载器
多级火箭的结构形式
二、运载器
有按不同飞行任务，运载火箭分三类：
(1) 探空火箭： 携带仪器射向高空进行大气测量 (2) 弹道式导弹： 携带各种弹头打击敌方目标 (3) 卫星(宇宙飞船)运载器： 把卫星或飞船送上轨道
“东方号”系列火箭
中国第一代可重复使用航天运载器外形
三、运载火箭